KR101893849B1

KR101893849B1 - Fast Neutron and Thermal Neutron Detector and Detecting Method using thesame

Info

Publication number: KR101893849B1
Application number: KR1020170027018A
Authority: KR
Inventors: 이철용; 주기남; 전병혁
Original assignee: 한국원자력연구원
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2018-08-31

Abstract

The present invention relates to an apparatus for simultaneous detection of high-speed neutrons and thermal neutrons, comprising: a first detector having a first element formed of diamond and having a first electrode for detecting a fast neutron outside the first element; a second detector having a second element formed of diamond and having a second electrode for simultaneously detecting the high-speed neutrons and the thermal neutrons outside the second element; a wire unit electrically connected to the first electrode and the second electrode; and a helium gas-filled metal housing which houses the first detector and the second detector. Accordingly, the present invention can simultaneously measure the high-speed neutrons and the thermal neutrons, and minimize an installation space.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a fast neutron and a thermal neutron detection device,

본 발명은 고속중성자와 열중성자 동시 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자로 내부에서 핵연료 및 재료 조사 시험 중에 방출되는 고속중성자와 열중성자를 검출하는 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for simultaneously detecting high-speed neutrons and thermal neutrons, and more particularly, to an apparatus for detecting high-speed neutrons and thermal neutrons emitted during nuclear fuel and material irradiation tests inside a nuclear reactor.

통상의 중성자 검출기로는 신틸레이터(특허문헌1 참조)와 헬륨-3 검출기가 있으며, 실리콘 혹은 게르마늄, SiC 및 GaN 소자를 사용하는 반도체 검출기와 플루토늄(Pu) 혹은 고농축 우라늄을 사용하여 제작된 핵분열 전리함(Fission Chamber) 등이 있다. 그러나 이들의 검출기는 낮은 스펙트럼 특성과 감마선 신호에 크게 영향을 받기 쉽고 사용 온도에 제약이 있다. Typical neutron detectors include a scintillator (see Patent Document 1) and a helium-3 detector, and a semiconductor detector using silicon or germanium, SiC and GaN devices, a fission ionizer produced using plutonium (Pu) or highly enriched uranium (Fission Chamber). However, their detectors are sensitive to low spectral characteristics and gamma-ray signals, and have limited operating temperature.

연구용 원자로의 핵연료나 재료 조사시험시 방출되는 중성자량을 측정하게 되는데, 핵연료로부터 방출된 중성자는 고속중성자(Fast Neutron)와 열중성자(Thermal Neutron)의 상태로 존재하게 된다. 종래 원자로 내 열중성자를 측정하는 데에는 자기 출력형 중성자 검출기(SPND, Self Powered Neutron Detector)가 사용되고 고속중성자를 측정하는 데에는 핵분열 전리함(Fission Chamber) 등이 사용되고 있다. The neutrons emitted from nuclear reactors in nuclear reactors and nuclear reactors are measured in the form of fast neutrons and thermal neutrons. Conventionally, self-powered neutron detectors (SPND) have been used to measure thermal neutrons in nuclear reactors, and fission chambers have been used to measure high-speed neutrons.

그러나 자기 출력형 중성자 검출기(SPND)는 베타선 붕괴에 의해 발생되는 전자를 수집하므로 실시간 신호 측정이 어렵고 장시간 사용시 중성자에 의한 소자의 변환과 느린 반응 속도로 인해 사용에 단점이 있었다. 핵분열 전리함(Fission Chamber)은 크기로 인해 원자로 내에서 사용하기에 여러 제약 조건이 있었다. 즉 연구용 원자로에서 핵연료 및 재료 조사시험 시 다수의 계장 검출기가 조사시험 리그(Rig) 내부에 설치되는데, 다수의 계장 센서들이 설치되는 공간에서는 계장선과의 간섭으로 인해 여러 가지 공간상의 제약을 받게 된다. 특히 한 개의 검출기로 열중성자와 고속중성자를 동시에 측정할 수 없고 자기 출력형 중성자 검출기(SPND)와 핵분열 전리함(Fission Chamber)은 개별적으로 열중성자나 고속중성자만을 측정할 수 있으므로 두 개의 검출기를 원자로 내에 모두 구비해야 하는 어려움이 있었다. However, since the self - emitting neutron detector (SPND) collects electrons generated by the collapse of the beta - ray, it is difficult to measure real - time signals, and it has disadvantages due to the conversion of neutrons and the slow reaction rate. Fission Chambers Due to their size, there are several constraints on their use in nuclear reactors. In a research reactor, a large number of instrument detectors are installed inside a test rig in nuclear fuel and material irradiation tests. In a space where a plurality of instrument sensors are installed, various space restrictions are imposed due to interference with instrument lines. In particular, one detector can not simultaneously measure both thermal neutrons and fast neutrons, and the magnetostrictive neutron detector (SPND) and fission chamber can only measure thermal neutrons and fast neutrons separately. There was a difficulty to have all.

한편, 방사선 검출기에 사용되는 소자는 방사선에 대한 영향이 강하고 중성자와의 반응 후 물질 변환 특성이 없는 것이 바람직하다. 다이아몬드는 이러한 특성을 만족시킬 뿐만 아니라 작은 원자번호로 인해 낮은 감마선 감응도와 에너지 스펙트럼 관찰이 가능하며 열중성자와 고속중성자를 구분하여 측정이 가능하다는 장점이 있고, 고온 사용에 유리한 높은 밴드 갭과 전자와 정공의 이동률이 높아 신호 특성이 우수하며 열전도가 높아 고출력 검출기로 사용이 가능하다. On the other hand, it is preferable that a device used for a radiation detector has a strong influence on radiation and does not have a material conversion characteristic after reacting with a neutron. Diamond satisfies these characteristics as well as low gamma ray sensitivity and energy spectrum observation due to its small atomic number. It has the advantage of being able to measure by separating thermal neutrons and fast neutrons, and has a high bandgap advantageous for high temperature use, It has high signal-to-noise ratio and high thermal conductivity, so it can be used as a high-power detector.

다이아몬드 방사선 검출기는 엑스선 검출용과 방사선 시설 내에 관리자가 부착하여 사용하기 위한 방사선 도시메터 (Dosimeter) 및 핵융합시설의 노외 중성자 측정용으로 사용되고 있다. Diamond radiation detectors are used for x-ray detectors and radiation dosimeters for use by managers in radiological facilities and neutron measurements of nuclear fusion facilities.

그러나 원자로 내부에 사용 가능한 소형 크기로는 기술개발이 미흡한 실정이다. However, there is a lack of technology development in the small size that can be used inside the reactor.

한국공개특허공보 제10-2010-0125326호Korean Patent Publication No. 10-2010-0125326

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 고속중성자와 열중성자 동시 검출장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 고속중성자와 열중성자를 동시에 측정할 수 있고 설치공간을 최소화할 수 있는 단일의 소형 고속중성자와 열중성자 동시 검출장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to overcome the problems of the conventional simultaneous high-speed neutron and thermal neutron detection apparatuses, and it is an object of the present invention to provide a single small high-speed neutron probe capable of simultaneously measuring fast neutrons and thermal neutrons, And a thermal neutron simultaneous detection device.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 고속중성자와 열중성자 동시 검출장치는, 다이아몬드로 형성된 제1소자를 구비하고 상기 제1소자의 외측에 고속중성자를 검출하는 제1전극이 구비된 제1검출기와, 다이아몬드로 형성된 제2소자를 구비하고 상기 제2소자의 외측에 고속중성자 및 열중성자를 동시에 검출하는 제2전극이 구비된 제2검출기, 및 상기 제1전극과 상기 제2전극에 전기적으로 연결되는 도선부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for simultaneously detecting a high-speed neutron and a thermal neutron, comprising a first element formed of diamond, and a first electrode for detecting a high- A second detector having a first detector and a second element formed of diamond and having a second electrode for simultaneously detecting a high-speed neutron and a thermal neutron outside the second element, and a second detector having a first electrode and a second electrode, And a wire portion electrically connected to the wire.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 고속중성자와 열중성자 동시 검출방법은, 상기 제1검출기로부터 고속중성자 검출값을 산출하고, 상기 제2검출기로부터 고속중성자와 열중성자의 합산검출값을 산출한 후, 상기 고속중성자 및 열중성자의 합산검출값에서 상기 고속중성자 검출값을 차감하여 열중성자 검출값을 산출하는 것을 특징으로 한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for simultaneously detecting high-speed neutrons and thermal neutrons, comprising: calculating a high-speed neutron detection value from the first detector; And calculating a thermal neutron detection value by subtracting the detection value of the fast neutron from the detection value of the sum of the fast neutron and the thermal neutron.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고속중성자와 열중성자 동시 검출장치에 의하면, 2개의 기능이 다른 고순도 다이아몬드를 사용하여 열중성자 뿐만 아니라 고속중성자를 동시에 측정할 수 있고, 단일 소형 캡슐 형태로 제작하여 공간의 제약을 적게 받아 원자로 내에 용이하게 설치할 수 있으며, 중성자 검출기 내부에 핵물질이 사용되지 않아 노외 방사선 환경에서도 사용할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the simultaneous high-speed neutron and thermal neutron detection apparatus of the present invention, high-purity diamonds having different functions can be used to simultaneously measure thermal neutrons as well as high-speed neutrons, The neutron detector can be easily installed in the reactor, and nuclear material is not used in the neutron detector, so that it can be used in the outside radiation environment.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속중성자와 열중성자 동시 검출장치를 나타낸 부분 절개사시도,
도 2는 도 1에 도시된 제1검출기와 제2검출기를 나타낸 확대사시도,
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 절개한 제1검출기와 제2검출기의 측단면도,
도 4는 도 1에 도시된 제1검출기와 제2검출기의 조립단면도,
도 5는 CVD 다이아몬드의 중성자 측정원리를 설명하기 위한 개념도이다. FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a simultaneous high-speed neutron and thermal neutron detection apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing the first detector and the second detector shown in FIG. 1,
FIG. 3 is a side cross-sectional view of the first detector and the second detector cut along the line AA in FIG. 2,
FIG. 4 is an assembled sectional view of the first detector and the second detector shown in FIG. 1,
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining the principle of neutron measurement of CVD diamond.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속중성자와 열중성자 동시 검출장치는, 고속중성자만 검출하는 제1검출기(100), 고속중성자 및 열중성자를 동시에 검출하는 제2검출기(200), 상기 제1전극(120)과 상기 제2전극(220)에 전기적으로 연결되는 도선부(300), 및 상기 제1검출기(100)와 상기 제2검출기(200)를 밀폐시키는 하우징(400)을 포함한다. 1 to 4, an apparatus for simultaneously detecting a high-speed neutron and a thermal neutron according to an embodiment of the present invention includes a first detector 100 for detecting only high-speed neutrons, a second A detector 300 and a lead 300 electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 220. The first detector 100 and the second detector 200 And a housing (400).

상기 제1검출기(100)는 CVD(Chemecal Vapor Deposition) 다이아몬드로 형성된 제1소자(110)를 구비하고, 상기 제1소자(110)의 외측에 고속중성자를 검출하는 제1전극(120)이 구비되어 고속중성자를 검출한다. The first detector 100 includes a first element 110 formed of CVD (Chemical Vapor Deposition) diamond, and a first electrode 120 for detecting high-speed neutrons is provided outside the first element 110 Thereby detecting high-speed neutrons.

상기 제2검출기(200)는 CVD(Chemecal Vapor Deposition) 다이아몬드로 형성된 제2소자(220)를 구비하고, 상기 제2소자(220)의 외측에 고속중성자 및 열중성자를 동시에 검출하는 제2전극(220)이 구비되어 고속중성자 및 열중성자를 동시에 검출한다. The second detector 200 includes a second element 220 formed of CVD (Chemical Vapor Deposition) diamond and a second electrode 220 for simultaneously detecting a high-speed neutron and a thermal neutron outside the second element 220 220 are provided to simultaneously detect high-speed neutrons and thermal neutrons.

CVD 다이아몬드는 중성자 영향에 의한 물질 변환 특성이 없어 실리콘을 이용한 검출기에 비해 내방사능 성능이 현저하게 우수한 검출기를 제조할 수 있으며, 천연 다이아몬드에 비해 신호 재연성과 검출 효율이 높은 검출기를 제조할 수 있게 된다. 도 5에 도시된 바와 같이, CVD 다이아몬드(1)는 외부로부터 고속중성자와 같은 고 에너지가 입사되면 격자 내에 이온화된 전자(Electronic)와 정공(Hole)이 발생되고, 전극을 통해 바이어스 전압을 인가하면 전자는 양극(2)으로 정공은 음극(3)으로 이동하여 작은 전류가 흐르게 되며, 이때 발생되는 전류를 측정함으로써 방사선 선량을 검출할 수 있게 된다. 상기 제2검출기(200)에도 CVD 다이아몬드가 사용된다. 한편, 고순도의 CVD 다이아몬드를 사용하게 되면 핵물질이 사용되지 않으므로 노외 방사선 환경에서도 사용할 수 있게 된다. CVD diamond has no material conversion characteristics due to the influence of neutrons, so that a detector having a remarkably superior radiation resistance performance can be manufactured as compared with a detector using silicon, and a detector having higher signal reproducibility and detection efficiency than natural diamond can be manufactured . As shown in FIG. 5, when a high energy such as a high-speed neutron is incident from the outside of the CVD diamond 1, ionized electrons and holes are generated in the lattice, and when a bias voltage is applied through the electrodes The electrons move to the anode 2 and the holes move to the cathode 3 so that a small current flows. By measuring the current generated at this time, the radiation dose can be detected. CVD diamond is also used for the second detector 200. On the other hand, when high purity CVD diamond is used, since the nuclear material is not used, it can be used even in the extreme radiation environment.

상기 제1전극(120)은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 제1전극(120)은 진공증착이나 스퍼터링(Sputtering) 공정에 의해 상기 제1소자(110)의 외측에 증착된다. 상기 제1전극(120)은 양극의 역할을 하는 제1상부전극(121)과, 음극의 역할을 하는 제1하부전극(122)으로 이루어져 있다. 상기 제1상부전극(121)은 상기 제1소자(110)의 상부면에 증착되고, 상기 제1하부전극(122)은 상기 제1소자(110)의 저면에 증착된다. 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1하부전극(122)은 상기 제1상부전극(121)에 비해 면적을 작게 형성되고 상기 제1소자(110)의 중앙에 위치됨으로써 상기 제1상부전극(121)과 상기 제1하부전극(122)이 단락되는 것을 방지할 수 있게 된다. The first electrode 120 may be formed of any one of gold (Au), silver (Ag), and platinum (Pt). The first electrode 120 is deposited on the outside of the first element 110 by a vacuum deposition or a sputtering process. The first electrode 120 includes a first upper electrode 121 serving as an anode and a first lower electrode 122 serving as a cathode. The first upper electrode 121 is deposited on the upper surface of the first element 110 and the first lower electrode 122 is deposited on the lower surface of the first element 110. 3 to 4, the first lower electrode 122 is formed to be smaller in area than the first upper electrode 121, and is positioned at the center of the first element 110, It is possible to prevent the electrode 121 and the first lower electrode 122 from being short-circuited.

여기서, CVD 다이아몬드는 고 에너지와 반응함에 따라 고 에너지인 고속 중성자만을 검출할 수 있게 되고, 에너지가 낮은 열중성자는 변화없이 다이아몬드를 그냥 투과하게 된다. 즉, 열중성자는 에너지가 작기 때문에 CVD 다이아몬드에 반응이 없어 상기 제1전극(120)을 통해서는 검출이 불가능하다. 따라서, 열중성자를 측정하기 위해서는 열중성자를 고속 중성자의 에너지로 변환시킬 수 있는 변환 박막이 필요하게 된다. 변환 박막으로는 열 중성자의 흡수 단면적이 큰 붕소(B), 리튬(Li), 가돌리늄(Gd) 등의 물질이 사용된다. Here, as the CVD diamond reacts with high energy, only high energy neutrons can be detected, and thermal neutrons having low energy transmit diamonds without change. That is, since the thermal neutron is small in energy, there is no reaction to the CVD diamond, so that the thermal neutron can not be detected through the first electrode 120. Therefore, in order to measure thermal neutrons, it is necessary to use a conversion thin film capable of converting thermal neutrons into energy of high-speed neutrons. As the converted thin film, materials such as boron (B), lithium (Li), gadolinium (Gd) and the like having a large absorption cross section of thermal neutrons are used.

상기 제2전극(220)은 열중성자의 에너지 변환을 높일 수 있는 붕소(B), 리튬(Li), 가돌리늄(Gd) 중의 어느 하나로 형성된 에너지 변환박막이다. 열중성자가 변환박막인 상기 제2전극(220)에 접촉하게 되면 핵반응에 의해 높은 에너지가 발생하게 되어 전기신호를 출력할 수 있게 된다. 가돌리늄(Gd)을 변환박막으로 사용할 경우, 가돌리늄(Gd)과 열중성자의 반응은 n + ¹⁵⁷Gd → ¹⁵⁸Gd + γ + 7.9 MeV 으로 발생된 에너지가 전류를 흐르게 한다. The second electrode 220 is an energy conversion thin film formed of any one of boron (B), lithium (Li), and gadolinium (Gd) capable of increasing energy conversion of thermal neutrons. When the thermal neutron is brought into contact with the second electrode 220 as the converted thin film, a high energy is generated due to the nuclear reaction, and an electric signal can be outputted. When gadolinium (Gd) is used as the conversion thin film, the reaction between gadolinium (Gd) and thermal neutrons causes the energy generated by n + ¹⁵⁷ Gd → ¹⁵⁸ Gd + γ + 7.9 MeV to flow current.

상기 제2전극(220)은 상기 제2소자(220)의 상부면에 증착되는 제2상부전극(221)과, 상기 제2상부전극(221)이 구비된 반대면에 증착되는 제2하부전극(222)으로 이루어져 있다. 상기 제2상부전극(221)은 양극의 역할을 하고, 상기 제2하부전극(222)은 음극의 역할을 한다. 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제2하부전극(222)은 상기 제2상부전극(221)에 비해 면적을 작게 형성되고 상기 제2소자(220)의 중앙에 위치됨으로써 상기 제2상부전극(221)과 상기 제2하부전극(222)이 단락되지 않게 된다. The second electrode 220 includes a second upper electrode 221 deposited on the upper surface of the second element 220 and a second upper electrode 221 deposited on the opposite surface of the second upper electrode 221, (222). The second upper electrode 221 serves as an anode and the second lower electrode 222 serves as a cathode. 3 to 4, the second lower electrode 222 is formed to be smaller in area than the second upper electrode 221, and is positioned at the center of the second element 220, The electrode 221 and the second lower electrode 222 are not short-circuited.

상기 제1검출기(100)는 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 중 어느 하나로 형성된 상기 제1전극(120)을 통해 고속중성자 선량만을 검출할 수 있게 되고, 상기 제2검출기(200)는 변환박막의 역할을 수행할 수 있는 붕소(B), 리튬(Li), 가돌리늄(Gd) 중의 어느 하나로 형성된 상기 제2전극(220)을 통해 고속중성자뿐만 아니라 열중성자 선량을 모두 검출할 수 있게 된다. The first detector 100 can detect only the fast neutron dose through the first electrode 120 formed of any one of gold (Au), silver (Ag), and platinum (Pt) 200 can detect not only high-speed neutrons but also thermal neutron doses through the second electrode 220 formed of any one of boron (B), lithium (Li), and gadolinium (Gd) .

상기 도선부(300)는 상기 제1상부전극(121)에 전원을 공급하고 전기신호를 전달하는 제1도선(311)과, 상기 제1하부전극(122)에 전원을 공급하고 전기신호를 전달하는 제2도선(312)과, 상기 제2상부전극(221)에 전원을 공급하고 전기신호를 전달하는 제3도선(313), 및 상기 제2하부전극(222)에 전원을 공급하고 전기신호를 전달하는 제4도선(314)을 포함하고 있다. The lead section 300 includes a first conductor 311 for supplying power to the first upper electrode 121 and transmitting an electric signal to the first upper electrode 121 and a second conductor 311 for supplying electric power to the first lower electrode 122, A third conductive line 313 for supplying power to the second upper electrode 221 and transmitting an electric signal and a second conductive line 313 for supplying power to the second lower electrode 222, And a fourth conductor 314 for transferring the electric power.

상기 도선부(300)는 내열성이 우수한 MI(Mineral Insulated) 케이블로, 상기 제1도선(311)과 상기 제2도선(312)과 상기 제3도선(313) 및 상기 제4도선(314)의 4개의 도선으로 이루어진 단일 계장선이다. 이와 같이 상기 도선부(300)로 단일 계장선을 사용함으로써 용이하게 취급 및 설치할 수 있게 된다. The wire portion 300 is an MI (Mineral Insulated) cable having excellent heat resistance. The first wire 311, the second wire 312, the third wire 313, and the fourth wire 314 It is a single instrument line consisting of four wires. As described above, by using a single instrument wire in the wire portion 300, it can be easily handled and installed.

상기 제1도선(311)과 상기 제2도선(312)과 상기 제3도선(313) 및 상기 제4도선(314)은 상기 제1전극(120)과 상기 제2전극(220)에 바이어스 전압을 인가하여 발생된 전류를 검출하는 전원공급선과 신호선의 역할을 한다. 상기 제1도선(311)과 상기 제2도선(312)은 상기 제1검출기(100)의 상기 제1전극(120)에 실버 에폭시로 연결되어 통전되고, 상기 제3도선(313)과 상기 제4도선(314)은 상기 제2검출기(200)의 상기 제2전극(220)에 실버 에폭시로 연결되어 통전된다. The first conductor 311 and the second conductor 312 and the third conductor 313 and the fourth conductor 314 are electrically connected to the first electrode 120 and the second electrode 220 by a bias voltage And serves as a power supply line and a signal line for detecting the generated current. The first lead 311 and the second lead 312 are connected to the first electrode 120 of the first detector 100 by silver epoxy and electrically connected to the third lead 313, 4 conductor 314 is connected to the second electrode 220 of the second detector 200 by silver epoxy and is energized.

상기 제1도선(311)과 상기 제2도선(312)과 상기 제3도선(313) 및 상기 제4도선(314)은 커넥터와 연결된 전류계(도면미도시)에 연결된다. 측정자는 전류계로부터 전류값을 읽어 중성자 측정값을 스스로 산출할 수도 있고, 측정효율을 고려하여 환산된 중성자 측정값을 얻을 수 있게 된다. The first conductor 311, the second conductor 312, the third conductor 313 and the fourth conductor 314 are connected to an ammeter (not shown) connected to the connector. The measurer can calculate the neutron measurement value by reading the current value from the ammeter, and obtain the converted neutron measurement value in consideration of the measurement efficiency.

상기 제1도선(311)과 상기 제2도선(312)은 상기 제1검출기(100)의 상기 제1전극(120)으로부터 인가되는 전류를 전류계나 연산회로로 전달하여 고속중성자 검출값을 산출하게 한다. 상기 제3도선(313)과 상기 제4도선(314)은 상기 제2검출기(200)의 상기 제2전극(220)으로부터 인가되는 전류를 전류계나 연산회로로 전달하여 고속중성자와 열중성자의 합산검출값을 산출하게 한다. 상기 제2검출기(200)의 상기 제2전극(220)은 고속중성자 검출값뿐만 아니라 열중성자 검출값도 검출할 수 있으므로, 상기 제2검출기(200)를 통해서는 고속중성자 선량과 열중성자 선량이 합산된 값이 검출되는 것이다. The first conductor 311 and the second conductor 312 transmit the current applied from the first electrode 120 of the first detector 100 to an ammeter or an arithmetic circuit to calculate a fast neutron detection value do. The third conductor 313 and the fourth conductor 314 transfer the current applied from the second electrode 220 of the second detector 200 to an ammeter or an arithmetic circuit so that the sum of the high- And the detected value is calculated. Since the second electrode 220 of the second detector 200 can detect not only the fast neutron detection value but also the thermal neutron detection value, the fast neutron dose and the thermal neutron dose can be detected through the second detector 200 The summed value is detected.

고속중성자와 열중성자 동시 검출방법을 상술하면, The method of simultaneous detection of high-speed neutrons and thermal neutrons is described in detail.

먼저, 상기 제1검출기(100)로부터 고속중성자 검출값(N_f)을 산출하고, 상기 제2검출기(200)로부터는 고속중성자와 열중성자의 합산검출값(N_tot)을 산출한다. First, a fast neutron detection value (N _f ) is calculated from the first detector (100), and a combined detection value (N _tot ) of a fast neutron and a thermal neutron is calculated from the second detector (200).

이와 같이 상기 제1검출기(100)로부터 고속중성자 검출값(N_f)을 산출하고, 상기 제2검출기(200)로부터 고속중성자와 열중성자의 합산검출값(N_tot)을 산출하게 되면, 상기 고속중성자 및 열중성자의 합산검출값(N_tot)에서 상기 고속중성자 검출값(N_f)을 차감하여 열중성자 검출값(N_t)을 산출할 수 있게 된다. 즉, 고속중성자 검출값은 상기 제1검출기(100)에서도 측정되고 상기 제2검출기(200)에서도 이중으로 측정되므로, N_t = N_tot - N_f 에서 N_tot은 상기 제2검출기(200)에서 검출한 값을 대입하고, N_f은 상기 제1검출기(100)에서 검출한 값으로 대입하여 N_t값을 산출할 수 있게 된다. When the fast neutron detection value N _f is calculated from the first detector 100 and the combined detection value N _tot of the fast neutron and the thermal neutron is calculated from the second detector 200, It is possible to calculate the thermal neutron detection value N _t by subtracting the fast neutron detection value N _f from the detected sum value N _tot of the neutron and the thermal neutron. That is, since the fast neutron detection value is also measured in the first detector 100 and also in the second detector 200, N _t = N _tot - N _f , N _tot is substituted into the value detected by the second detector 200 and N _f is substituted by the value detected by the first detector 100 to calculate the N _t value.

상기 제1검출기(100)는 상기 제1소자(110)를 지지하는 제1홀더(130)를 구비하고, 상기 제2검출기(200)는 상기 제2소자(220)를 지지하는 제2홀더(230)를 구비하고 있다. 상기 제1홀더(130)에는 제1결합홀(131)이 형성되어 상기 제1소자(110)를 지지하게 되고, 상기 제2홀더(230)에는 제2결합홀(231)이 형성되어 상기 제2소자(220)를 지지하게 된다. The first detector 100 includes a first holder 130 that supports the first element 110 and the second detector 200 includes a second holder 220 that supports the second element 220 230). A first coupling hole 131 is formed in the first holder 130 to support the first element 110 and a second coupling hole 231 is formed in the second holder 230, Two elements 220 are supported.

상기 제1홀더(130)는 상기 제1소자(110)가 상기 제2소자(220)와 겹쳐지지 않는 위치 내에서 상기 제2홀더(230)와 부분적으로 겹쳐지게 구비되어 상기 하우징(400) 내부에서 차지하는 공간을 최소화하게 된다. 상기 제1홀더(130)와 상기 제2홀더(230)는 알루미나 절연체로 형성되어 서로 접촉되더라도 통전되지 않게 된다. 상기 제1홀더(130)와 상기 제2홀더(230)는 서로 평행하게 구비되고 각각에 결합된 상기 제1소자(110)와 상기 제2소자(220)도 서로 평행하게 구비된다. The first holder 130 is partially overlapped with the second holder 230 in a position where the first element 110 does not overlap with the second element 220, Thereby minimizing the space occupied by the user. The first holder 130 and the second holder 230 are formed of an alumina insulator and are not energized even when they are in contact with each other. The first holder 130 and the second holder 230 are parallel to each other and the first element 110 and the second element 220 coupled to each other are also provided in parallel with each other.

상기 제1홀더(130)의 상부면과 상기 제2홀더(230)의 상부면이 상기 원통관(410)의 축방향과 평행하게 구비된 상태에서 상기 제1홀더(130)와 상기 제2홀더(230)의 각 양단부가 상기 원통관(410)의 내부에 위치한다. The upper surface of the first holder 130 and the upper surface of the second holder 230 are parallel to the axial direction of the cylindrical tube 410. The first holder 130 and the second holder 230, (230) are positioned inside the cylindrical pipe (410).

상기 하우징(400)은 상기 제1검출기(100)와 상기 제2검출기(200)를 수용하는 원통관(410)을 구비하고 있다. 상기 제1검출기(100)와 상기 제2검출기(200)는 상기 원통관(410)의 내부에 구비된 상태에서 원자로의 냉각수로부터 완전히 차단될 수 있게 밀폐되어야 한다. 상기 하우징(400)은 상기 원통관(410)과 함께 금속으로 형성되어 있다. The housing 400 includes a cylindrical tube 410 for receiving the first detector 100 and the second detector 200. The first detector 100 and the second detector 200 should be sealed so as to be completely blocked from the cooling water of the reactor in a state where the first detector 100 and the second detector 200 are provided inside the cylindrical pipe 410. The housing 400 is formed of metal together with the cylindrical tube 410.

상기 하우징(400)에는 누출검사용 가스가 충진되는 가스주입홀이 형성되어 있다. 상기 누출검사용 가스로 헬륨이 사용된다. 상기 가스주입홀(420)을 통해 상기 하우징(400) 내부로 헬륨 가스를 충진한 후 밀봉하면 헬륨누출검사를 할 수 있게 되고, 충진된 헬륨으로 인해 상기 제1검출기(100)와 상기 제2검출기(200)의 외부잡음에 대한 특성을 향상시킬 수도 있게 된다. 상기 도선부(300)도 상기 하우징(400)의 연결부분은 정밀 용접하여 밀봉된다. 이와 같이 상기 하우징(400)의 내부에 상기 제1검출기(100)와 상기 제2검출기(200)가 내장되어 밀폐된 단일 소형 캡슐 형태로 제작됨으로써 냉각수가 있는 원자로 내부에서도 사용할 수 있게 되는 것이다. The housing 400 has a gas injection hole filled with a gas for leakage inspection. Helium is used as the leakage test gas. When the helium gas is filled into the housing 400 through the gas injection hole 420 and then sealed, the helium leakage test can be performed. Due to the filled helium, the first and second detectors 100, It is possible to improve the characteristics of the external noise of the portable terminal 200. Also, the connecting portion of the housing 400 is tightly welded to the lead wire 300. As described above, the first detector 100 and the second detector 200 are built in the housing 400 so that they can be used in a reactor having a cooling water.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious that the modification or the modification is possible by the person.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100 : 제1검출기 110 : 제1소자
120 : 제1전극 121 : 제1상부전극
122 : 제1하부전극 130 : 제1홀더
131 : 제1결합홀 200 : 제2검출기
210 : 제2소자 220 : 제2전극
221 : 제2상부전극 222 : 제2하부전극
230 : 제2홀더 231 : 제2결합홀
300 : 도선부 311 : 제1도선
312 : 제2도선 313 : 제3도선
314 : 제4도선 400 : 하우징
410 : 원통관 420 : 가스주입홀100: first detector 110: first element
120: first electrode 121: first upper electrode
122: first lower electrode 130: first holder
131: first coupling hole 200: second detector
210: second element 220: second electrode
221: second upper electrode 222: second lower electrode
230: second holder 231: second coupling hole
300: lead wire 311: first lead wire
312: second lead 313: third lead
314: fourth conductor 400: housing
410: circular tube 420: gas injection hole

Claims

A first detector having a first element formed of diamond and having a first electrode for detecting a fast neutron outside the first element;
A second detector having a second element formed of diamond and having a second electrode for simultaneously detecting a high-speed neutron and a thermal neutron outside the second element; And
And a lead portion electrically connected to the first electrode and the second electrode,
The first electrode is formed of any one of gold, silver, and platinum, and includes a first upper electrode deposited on an upper surface of the first element, and a first lower electrode deposited on an opposite surface of the first upper electrode, Wherein the first lower electrode is formed in a smaller area than the first upper electrode and is located at the center of the first element,
The second electrode is formed of an energy conversion thin film of any one of gadolinium, boron and lithium which can increase the energy conversion of the thermal neutrons and is deposited on the upper surface of the second element, And a second lower electrode deposited on an opposite surface of the second electrode, wherein the second lower electrode has a smaller area than the second upper electrode and is positioned at a center of the second device. And simultaneous detection of thermal neutrons.

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2. The apparatus according to claim 1,
A first conductive line supplying power to the first upper electrode and transmitting an electric signal;
A second conductive line supplying power to the first lower electrode and transmitting an electric signal;
A third conductive line supplying power to the second upper electrode and transmitting an electric signal; And
A fourth conductive line supplying power to the second lower electrode and transmitting an electric signal;
Wherein the high-speed neutron and the thermal neutron are simultaneously detected.

The method according to claim 1,
Wherein the first detector includes a first holder for supporting the first element and formed of an insulator,
Wherein the second detector includes a second holder supporting the second element and formed of an insulator.

7. The apparatus of claim 6, wherein the first holder comprises:
And the second holder is partially overlapped with the second holder.

The method according to claim 1,
A housing formed of a metal and having a cylindrical tube that seals the first detector and the second detector and accommodates the first detector and the second detector;
Further comprising: a detector for detecting the neutron and the thermal neutron simultaneously.

9. The apparatus according to claim 8,
And a gas injection hole which is welded after the leakage test helium gas is filled in order to inspect the sealing state.

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